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混凝土是世界上使用量最大、使用范围最广的人造工程材料之一。随着经济的发展,加快了大型基础设施的建设,根据我国水利水电的发展规划,将大力开发水电资源,修建大型水利工程,对大体积混凝土的质量要求越来越高。温降收缩是导致大体积混凝土开裂最主要原因,通过膨胀剂产生的膨胀来补偿混凝土的温降收缩是一种有效的防裂措施。 经过三十多年的研究应用,MgO混凝土技术筑坝技术已在我国多个大型工程中得到成功应用,有效地减少了大坝因温降收缩而产生的裂缝,简化了温控措施,降低温控费用,减少工程投资,加快施工进程。但在工程实际应用中,MgO混凝土的应用还存在一些问题,如MgO膨胀剂水化膨胀时间与大体积混凝土的温降时间不能一致,因此不能有效地补偿大体积混凝土的温降收缩,MgO膨胀剂会降低混凝土坍落度,影响混凝土的工作性能。本文的目的是通过对轻烧MgO膨胀剂表面改性以实现对MgO膨胀性能的调控及改善MgO混凝土的工作性。 本文采用菱镁矿在不同煅烧温度和保温时间制备了轻烧MgO膨胀剂粒料。采用球磨机和行星球磨机分别从18碳不饱和脂肪酸(改性剂)的掺量、改性时间及改性温度方面对轻烧MgO膨胀剂进行改性;测定了改性轻烧MgO水化活性、孔结构、水化热及在水中的沉降情况,用以初步评价轻烧MgO膨胀剂的改性效果;测定了掺改性轻烧MgO水泥浆体的凝结时间、自收缩和流动度,讨论了改性轻烧MgO对水泥浆体凝结时间、自收缩和流动度的影响。 实验结果表明,煅烧温度为850℃、保温为30min时由菱镁矿制备的MgO膨胀剂活性最高,活性指数为40s。经球磨机和行星球磨机改性的轻烧MgO膨胀剂的活性指数都大于未改性轻烧MgO,且随着18碳不饱和脂肪酸掺量的增大而增大,随着改性时间的延长而增大,随着改性温度的升高而下降。改性轻烧MgO完全沉入水中所需时间长于未改性轻烧MgO,且随18碳不饱和脂肪酸掺量的增加时间越长。改性对轻烧MgO膨胀剂的孔结构和孔径分布影响不大,但延迟了其水化时间,根据水化热测定结果确定的最长延迟时间为15min。 水泥浆体中MgO膨胀剂的掺入延长了其凝结时间,掺8%改性轻烧MgO膨胀剂水泥浆体的凝结时间普遍大于掺未改性轻烧MgO膨胀剂的样品,凝结时间的变化与改性剂掺量、改性时间和改性温度无明确关系。掺8%改性和未改性轻烧MgO膨胀剂的水泥浆体都呈收缩趋势,MgO的掺入补偿了浆体的自收缩。球磨机改性的轻烧MgO阻碍或延迟MgO早期水化最长时间为48h,之后MgO开始水化膨胀补偿水泥浆体的收缩,改性剂掺量1.0%改性40min的轻烧MgO膨胀剂为最佳。行星球磨机改性的轻烧MgO的水化膨胀阻碍或延迟最长时间为6d,6d后MgO水化膨胀补偿收缩,其收缩逐渐减小。改性剂掺量为0.04%或0.06%、改性时间为40min或60min、改性温度为50℃时,水泥浆体中改性轻烧MgO膨胀剂的早期水化膨胀小于未改性轻烧MgO,后期膨胀大于未改性轻烧MgO。行星球磨机改性轻烧MgO效果好于球磨机。 水泥浆体中轻烧MgO的掺入降低了水泥浆体的流动度,增大流动度经时损失。掺采用球磨机改性的轻烧MgO膨胀剂的水泥浆体的流动度有所增大,流动度经时损失有所减小,效果最佳的为采用改性剂1.0%改性40min的轻烧MgO膨胀剂。